Раздел: Документация
0 ... 37 38 39 40 41 42 43 ... 87 5.4. Математическое описание электропривода с вентильным двигателем на основе трехфазной синхронной машины Принцип построения вентильного двигателя на основе двигателя ДБМ справедлив и при рассмотрении вентильного двигателя на основе трехфазной синхронной машины с постоянными магнитами и неявнополюсным ротором. Структура трехфазного вентильного двигателя показана на рис. 5.9. Отличие от структуры двухфазного двигателя (см. рис. 5.5) состоит в том, что обмотка статора двигателя питается от преобразователя частоты с трехфазным инвертором АИН, переключение ключей которого выполняется в зависимости от угла поворота ротора двигателя 6С. В преобразователе координат (ПК) выполняется преобразование сигналов задания напряжения во вращающейся системе координат u\d и u\q в трехфазную систему синусоидальных задающих сигналов щА, щв, и\с, частота которых определяется скоростью двигателя. Задача получения эффективного управления, при котором ток статора по продольной оси равен нулю, актуальна и в этом случае. Рассмотрим структурную схему вентильного двигателя во вращающейся с синхронной скоростью системе координат d- q. Для этого обратимся к записанному во вращающейся системе координат выражению (5.2), представив векторы Uld g и Ild q в виде проекций на оси d и q: "id = R\ ftp + l)hd ~RiPnT; Щд = Ri (T\P + l)hg + RxPrTfya + E (5.12) 4d
 дпр Рис. 5.9. Структура трехфазного вентильного двигателя и определим из этих равенств проекции вектора тока статора: hd =  (5.13) При постоянном потокосцеплений чу ток статора по поперечной оси однозначно определяет электромагнитный момент двигателя в соответствии с выражением (5.3). Инерционность инвертора с ШИМ может быть охарактеризована чистым запаздыванием на величину периода широтно-импульсной модуляции Тщим- Упростим задачу его описания, рассматривая инвертор АИ (см. рис. 5.9) как линейный усилитель мощности с коэффициентом усиления кк и постоянной времени Ти = ТШ]ЛМ, т.е. представляя его математическое описание в виде: Используя преобразование координат, аналогичное выполненному при выводе формулы (5.13), перейдем к описанию величин в неподвижной системе координат х-у: Тогда математическое описание инвертора в форме пространственных векторов, вращающихся в неподвижной системе координат будет: Для перехода во вращающуюся систему координат d-q нужно в соответствии с формулой (1.17) произвести замену й1х у = = Uld-qeJ(>c, Uu y = йи де,а также учесть, что pQc = dec/dr = ш0эл = = рп(х>. После этого векторное описание инвертора вместе с преоб-   P&ix-y = (  разователем координат во вращающейся системе координат будет иметь вид: Структурная схема вентильного двигателя, включающая в себя синхронный двигатель и инвертор, управляемый в функции угла поворота ротора, построенная на основе выражений (5.3), (5.13) и (5.14) с учетом уравнения механики со = (Мд- Mc)/(Jp), представлена на рис. 5.10. Путь решения задачи эффективного использования вентильного двигателя, отличный от рассмотренного в подразд. 5.3, состоит в применении преобразователя частоты с автономным инвертором, управляемым током, в качестве источника питания двигателя. В отличие от рис. 4.11, здесь показан вариант исполнения регуляторов тока во вращающейся системе координат. На входах регуляторов тока по осям d и q, имеющих одинаковые передаточные функции WpT(p), сигналы задания ix*d и ix*g сравниваются с сигналами обратных связей по токам ixdn iXg, представляющими собой сигналы постоянного тока. Выходные сигналы регуляторов u\d и щ\ действуют на входах инвертора. В структурной схеме показаны перекрестные связи по проекциям вектора тока iXd и iXg с передаточными функциями рпа>Тх (в математическом описании двигателя) и по проекциям вектора напряжения uXd и иХд с передаточными функциями рпозТи (в математическом описании инвертора). Эти связи отражают физически существующие взаимосвязи каналов управления и представляют собой возмущения, действующие на токовые контуры. Если быстродействие токовых контуров достаточно высоко, что обычно достигается в инверторах с ШИМ, то влияние этих возмущений минимизируется и взаимное влияние контуров тока по осям duq будет практически отсутствовать. Тогда для обеспечения режима, при котором составляющая тока по оси d равна нулю, нужно сделать равным нулю сигнал задания тока ix*d по этой оси. Сигнал задания тока по поперечной оси цд будет при этом сигналом задания момента двигателя. На рис. 5.11 приведены пространственные векторные диаграммы вентильного двигателя, построенные на основании равенств (5.12) в установившимся режиме, когда р = а/at = 0. С учетом выражения для постоянной времени статорной обмотки Тх = Lx/Rx, откуда RXT\ = Z[, эти равенства записываются в виде:  (5.14) Щй = R\hd ~ PnLxiXg; Щд = Rihg + pn(nLxild + E. (5.15) 0 ... 37 38 39 40 41 42 43 ... 87
|
